CN1885569A - 以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，包括：步骤一，形成一ITO薄膜于一GaN基板上；步骤二，形成一SiO₂薄膜以覆盖所述ITO薄膜；步骤三，形成一窗口在SiO₂薄膜上；步骤四，在所述窗口上刻蚀露出ITO导电薄膜；步骤五，在所述露出的ITO导电薄膜上，形成一ITO导电薄膜被腐蚀区域，所述ITO导电薄膜被腐蚀的区域较所述窗口的区域略大；步骤六，对所述ITO导电薄膜被腐蚀区域部分的GaN基板和其余区域部分的SiO₂薄膜同时进行刻蚀；步骤七，在所述GaN基板上沉积形成P、N电极金属的窗口；步骤八，在所述P、N电极金属的窗口形成P、N电极。

Description

以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法

技术领域

本发明涉及一种显示电极制作的方法，尤其是一种以氧化铟锡(ITO)为P电极的两次光刻氮化镓(GaN)基LED的电极制作方法。

背景技术

氧化铟锡薄膜(Indium tin oxide，简称ITO薄膜)是一种透明的N型半导体导电薄膜，常温下带隙约3.5～4.3eV，载流子浓度在10¹⁹～10²¹cm^-3之间，因而具有优良的导电性(电阻率一般在1×10^-3Ω·cm²以下)和较高的可见光区透过率(在可见光波段的光透过率高于95％@470nm)。与其它透明导电薄膜相比，ITO薄膜还具有良好的化学稳定性、热稳定性、对衬底具有很好的附着性以及良好的图形加工特性，是理想的透明导电薄膜，在光电器件的透明电极领域得到广泛应用。近年来GaN基LED白光照明逐渐进入实用阶段，导电性好透光率高的电极制作是其中关键工艺之一。在GaN基LED中采用ITO代替Ni/Au作为P电极，同等条件下，可以使LED的出光效率提高30％以上。

目前，以ITO导电薄膜作为电极的LED制作过程都需要三次或者四次光刻工序。常用的方法有两种：一种是先刻蚀出GaN台面，然后高温条件下生长在外延片上ITO薄膜，再采用湿法腐蚀的方法去掉发光区以外ITO薄膜，接着按通常NiAu透明电极的制程制作LED芯片。另一种方法是常温条件下生长ITO薄膜，然后在氧气氛下高温退火，类似于NiAu透明电极的退火，增加ITO薄膜的导电性和透光率，再按通常NiAu透明电极的制程制作LED芯片。这两种方法都能制作出性能优良的LED芯片。同时也存在一些问题，主要表现为工艺过程较为繁琐，用到至少四次光刻，整个工艺的每个环节的品质都会影响最终的成品率，制作过程中给质量控制带来一些难度。另一方面，因为芯片制作工序较多，芯片的制作时间和成本也会居高。

发明内容

针对以上情况，本发明提出一种采用二次光刻工艺的以ITO导电薄膜作为电极的LED制作技术，通过简化工艺过程提高产品的可靠性、成品率以及工艺效率，而且产品品质不低于通常工艺的产品质。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为，以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，包括：

步骤一，形成一ITO薄膜于一GaN基板上；

步骤二，形成一SiO₂薄膜以覆盖所述ITO薄膜；

步骤三，形成一窗口在SiO₂薄膜上；

步骤四，在所述窗口上刻蚀露出ITO导电薄膜；

步骤五，在所述露出的ITO导电薄膜上，形成一ITO导电薄膜被腐蚀区域，所述ITO导电薄膜被腐蚀的区域较所述窗口的区域略大；

步骤六，对所述ITO导电薄膜被腐蚀区域部分的GaN基板和其余区域部分的SiO₂薄膜同时进行刻蚀；

步骤七，在所述GaN基板上沉积形成P、N电极金属的窗口；

步骤八，在所述P、N电极金属的窗口形成P、N电极。

附图说明

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明方法的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1～12绘示了本发明第一实施例的GaN基LED电极制作的方法。

具体实施方式

请参见附图1～12，其绘示了本发明第一个实施例的整个制作过程。

首先，在进行处理之前，对GaN外延片1进行常规的有机清洗和酸清洗，如图1所示。接着，将清洗后的外延片1放入ITO薄膜蒸发台，在280℃～340℃的温度和氧气环境下，蒸镀800～2500的ITO导电薄膜2，如图2所示。

然后，在生长ITO导电薄膜2后的外延片上，再生长一层致密的SiO₂薄膜3，所生成的SiO₂薄膜3的厚度在800～6000之间，生长温度在20℃～350℃之间。该SiO₂薄膜3的生长，可采用PECVD生长也可用蒸发的方式生长，如图3所示。其中，采用PECVD方法生成的SiO₂薄膜生长温度可以在100℃～350℃之间。用蒸发方式生长SiO₂薄膜生长温度可以在20℃～100℃之间。

之后，在生成了SiO₂薄膜3的外延片上，采用通常的光刻技术，即均匀涂覆光刻胶4、然后进行光刻，刻出刻蚀SiO₂的窗口5，如图4，5所示。

接着，采用干法或者湿法刻蚀SiO₂薄膜3，刻蚀窗口5下露出ITO导电薄膜2。如图6所示。

然后，用ITO腐蚀液湿法腐蚀ITO薄膜2。光刻窗口5下的SiO₂薄膜3被刻蚀后，这个区域的ITO薄膜2被ITO腐蚀液继续腐蚀，窗口5之外部分的ITO薄膜2被SiO₂薄膜3光刻胶覆盖保护，不被ITO薄膜2腐蚀液腐蚀。由于ITO材料是多晶状结构，在光刻边缘存在侧向腐蚀，ITO薄膜2被腐蚀的区域要比SiO₂薄膜3下的窗口5略大，这种钻蚀效果将导致刻蚀GaN后，ITO薄膜2边缘内缩在刻蚀出来的台阶6边缘里面，内缩尺寸可由腐蚀时间控制，一般在2～5μm之间，相当于一种自对准的光刻效果，如图7所示。

接下来，在去掉光刻胶4以后，用反应离子刻蚀(RIE)或者诱导耦合离子(ICP)刻蚀外延片1。光刻窗口5部分的外延片裸露，其余部分有SiO₂薄膜3作为刻蚀掩膜。刻蚀GaN外延片1的同时，SiO₂薄膜3也被刻蚀，调整工艺，当刻出GaN外延片1的N区部分一定深度(约0.8～1.2μm)时，SiO₂薄膜3还有一定厚度，这层SiO₂薄膜3可以作为ITO薄膜2的钝化层，其厚度控制为光在SiO₂薄膜3中主波长的整数倍再加上在SiO₂薄膜3中波长的1/4波长。这样的厚度可以增强出光效率，可以通过SiO₂薄膜3生长厚度和刻蚀厚度来有效控制，如图8所示。

之后，对外延片1再次匀胶，光刻，光刻出沉积P电极金属的窗口7和N电极金属的窗口8，如图9，10所示。

接着，由于沉积P电极金属的窗口上有一层SiO₂薄膜3，在沉积金属之前先将该窗口7下的SiO₂薄膜3用干法或者湿法刻蚀掉，使该窗口7部分露出ITO导电薄膜2，如图11所示。

然后，在室温条件下，带光刻胶蒸镀沉积多层金属Ti/Al/Ti/Au或者Ti/Au作为P电极9和N电极10，并采用剥离技术，使蒸镀的P电极9和N电极10区域的金属留下，其它区域的金属层去掉，如图12所示。

这样，最终形成一个LED芯片电极。

采用本发明的技术方案，具有以下几个优点：工艺简捷，整个制程只用到两次光刻，简化了工序过程；具有很好的成品率，产品可靠性高；SiO₂作为既刻蚀掩膜、同时又作为钝化层和光的增透膜，还可以使LED的出光效率比不用增透膜提高10％以上，寿命不低于通常工艺制作的同类LED芯片。

前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员是显而易见的，可把这里所述的总的原理应用到其他实施例而不使用创造性。因而，本发明将不限于这里所示的实施例，而应依据符合这里所揭示的原理和新特征的最宽范围。

Claims (7)

1、以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，包括：

步骤一，形成一ITO薄膜于一GaN基板上；

步骤二，形成一SiO₂薄膜以覆盖所述ITO薄膜；

步骤三，形成一窗口在SiO₂薄膜上；

步骤四，在所述窗口上刻蚀露出ITO导电薄膜；

步骤五，在所述露出的ITO导电薄膜上，形成一ITO导电薄膜被腐蚀区域，所述ITO导电薄膜被腐蚀的区域较所述窗口的区域略大；

步骤六，对所述ITO导电薄膜被腐蚀区域部分的GaN基板和其余区域部分的SiO₂薄膜同时进行刻蚀；

步骤七，在所述GaN基板上沉积形成P、N电极金属的窗口；

步骤八，在所述P、N电极金属的窗口形成P、N电极。

2、根据权利要求1所述的以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，其特征在于，

所述步骤五采用湿法腐蚀SiO₂和ITO薄膜。

3、根据权利要求1或2所述的以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，其特征在于，

所述步骤三，七是采用一次光刻形成。

4、根据权利要求3所述的以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，其特征在于，

所述步骤六中，所述GaN基板上的N区部分刻蚀深度为0.8～1.2μm时所形成的SiO₂薄膜，成为ITO薄膜的钝化层和增透膜。

5、根据权利要求4所述的以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括：

对所述GaN基板进行有机清洗和酸清洗。

6、根据权利要求4所述的以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，其特征在于，

所述SiO₂薄膜是在100℃～350℃之间采用PECVD方法生长形成。

7、根据权利要求4所述的以ITO为P电极的两次光刻GaN基LED电极制作方法，其特征在于，所述SiO₂薄膜是在20℃～100℃之间采用蒸发方式生长。

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